一种高集光导热的太阳能集热器

    技术2024-11-01  8


    本发明涉及太阳能集热器,尤其涉及一种高集光导热的太阳能集热器。


    背景技术:

    1、太阳能集热器是一种用于将太阳的辐射能转换为热能的设备,作为一种环保、节能的热水供应设备,在近年来得到了广泛的应用。现有的太阳能集热器主要由保温筒、真空集热管、支架及控制系统等部分组成。保温筒作为储存热水的容器,通过连接多根真空集热管来吸收太阳辐射,进而对筒内的水进行加热。

    2、申请号为202311746801.8的专利公开了一种太阳能热水器。其包括换热水箱、设于换热水箱内的蛇形管、蓄水箱以及盘绕于蓄水箱外壁处的热水管;蓄水箱内形成用于蓄水的用水腔,蛇形管内腔、热水管内腔、循环管内腔以及用水腔之间共同形成供用水腔处的水体进行循环流动的循环换热管路。

    3、上述技术专利中换热水箱用于储存热水,与传统的太阳能热水器保温筒结构类似,内部为整体腔室,由于新加入的冷水会迅速与原有的热水混合使得保温筒内水温迅速降低,为保持热水的温度,只能够在确认闲置后一次性添加冷水补充,因此每次使用后不能及时补充冷水,极大地影响了用户体验,另外,用于吸收太阳辐射的管路虽然能有效吸收太阳辐射并转化为热能,但集热管之间的间隙会漏掉部分阳光辐射,导致集光导热效率未能达到最优,这部分未被有效利用的太阳辐射,实际上是能源的一种浪费,影响了集热器的整体性能。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是解决现有技术中太阳能集热器对于冷水的补充不便,并且存在集光导热效率低的问题,而提出的一种高集光导热的太阳能集热器。

    2、为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

    3、一种高集光导热的太阳能集热器,包括安装架,所述安装架上安装有保温筒、反射板和多根集热管,其中:

    4、所述保温筒内设置有两个分隔板,将所述保温筒内分隔为低温区、中温区和高温区,并且所述分隔板上设置有导管,用于连通分隔板两侧,在保温筒外壁安装有进水管和出水管,所述进水管与低温区连通,所述出水管与高温区连通,所述保温筒侧面安装有控制进水管进水状态的水位控制机构;

    5、所述反射板倾斜设置,所述反射板表面开设有多个并排设置的安装槽,在安装槽内设置有可转动的反光片,多个所述反光片之间设置有同步驱动机构;

    6、多根集热管与安装槽一一对应设置,所述集热管与反射板保持同样的倾斜角度,所述集热管一端固定在安装架上、另一端延伸至保温筒内。

    7、优选地,所述导管设置于分隔板的顶部,并且所述导管的输出端延伸至保温筒的底部。

    8、优选地,所述集热管包括同轴设置的玻璃管和吸热管,吸热管外壁涂覆有吸热层,并且所述吸热管与保温筒内部相连通,在吸热管内还设置有加热管。

    9、优选地,所述玻璃管和吸热管之间为封闭空间且进行抽真空处理。

    10、优选地,所述吸热层截面为半圆形,且所述吸热层朝向远离反射板一侧。

    11、优选地,所述加热管包括于吸热管同轴设置的蒸发管,所述蒸发管延伸至保温筒的一端安装有液化球,所述蒸发管和液化球形成的整体内部具有空腔,在空腔内具有液体挥发剂。

    12、优选地,所述反光片为与加热管同轴的半圆形,所述反光片长度大于反射板,所述反光片底端与安装架转动连接,所述反光片顶端超出反射板,并且所述反光片两面均涂覆有反光层,在反光片的凹面形成聚光面,在反光片的凸面形成散光面。

    13、优选地,所述水位控制机构包括固定设置于保温筒侧壁的密封罩,所述进水管贯穿密封罩,并且所述密封罩与高温区通过连接管连通,在密封罩中心转动设置有端部安装有浮球的连接杆,所述连接杆上固定安装有控制环;

    14、所述进水管内密封滑动设置有具有流道的封堵块,所述进水管内还固定安装有与封堵块内流道对应的锥头,所述封堵块上安装有与控制环滑动连接的控制杆,所述控制环转动时控制封堵块轴向滑动实现进水管的通闭。

    15、优选地,所述控制环包括安装部、导向部一、驱动部和导向部二,所述导向部一和导向部二轴向错位并通过驱动部连接,所述控制杆能够在导向部一、驱动部和导向部二上滑动。

    16、优选地,所述同步驱动机构包括固定设置于反光片端部的齿环,所述反射板上滑动设置有齿条,多个所述齿环均与齿条相啮合,在反射板背面固定安装有电动推杆,所述电动推杆的伸缩端与齿条固定连接,所述电动推杆与固定安装在控制环上的接触式开关电性连接。

    17、本发明与现有技术相比具有以下优点:

    18、本发明在保温筒内部设置了两个分隔板,将空间划分为低温区、中温区和高温区,通过冷热水流在热对流情况下的自然分层,冷水从底部进入低温区,随着水温的逐渐升高,热水自然上浮并通过顶部的导管进入中温区,进而再进入高温区,这种阶梯式的水流传递过程,有效避免了冷热水的直接混合,从而保证了高温区水温的稳定性和持久性。

    19、结合上述的保温筒分区,使得补水过程冷水对高温区水温的影响降到最低,传统的太阳能热水器在补水时,新加入的冷水会迅速与热水混合,导致整个系统的水温下降,因此传统的太阳能使用时不能直接进行冷水补充,需要等待热水用完或者确保集热器空闲时才能进行加水,而本发明则通过优化水流逐级补充的方式,配合水位控制机构进行自动加水,不仅减轻了用户的操作负担,还确保了系统内水量的稳定供应。

    20、本发明的吸热管采用半面吸热层的设计,进行热量吸收,并将保温筒内的水加热,其背光面设计为透明,同时,集热管下方配备的反光片能够将透过的阳光精准反射并聚焦到加热管上,通过挥发剂的气化-液化过程,将吸收的太阳能转化为热能并高效地传递给保温筒内的水,不仅提高了集热效率,还减少了吸热材料的使用量,降低了生产成本。

    21、通过设置在控制环上的接触式开关,在太阳能集热器不进水导致高温区水量不足的情况下,水位控制机构会触发接触式开关并驱动电动推杆伸长,使反光片转动以遮挡加热管的采光面,有效避免了空晒情况下集热管因高温而损坏的风险,延长了设备的使用寿命,并减少了因维修或更换部件而产生的额外费用。



    技术特征:

    1.一种高集光导热的太阳能集热器,包括安装架(1),其特征在于,所述安装架(1)上安装有保温筒(2)、反射板(3)和多根集热管(4),其中:

    2.根据权利要求1所述的一种高集光导热的太阳能集热器,其特征在于,所述集热管(4)包括同轴设置的玻璃管(41)和吸热管(42),吸热管(42)外壁涂覆有吸热层(43),并且所述吸热管(42)与保温筒(2)内部相连通,在吸热管(42)内还设置有加热管(44)。

    3.根据权利要求2所述的一种高集光导热的太阳能集热器,其特征在于,所述玻璃管(41)和吸热管(42)之间为封闭空间且进行抽真空处理。

    4.根据权利要求2所述的一种高集光导热的太阳能集热器,其特征在于,所述吸热层(43)截面为半圆形,且所述吸热层(43)朝向远离反射板(3)一侧。

    5.根据权利要求2所述的一种高集光导热的太阳能集热器,其特征在于,所述加热管(44)包括与吸热管(42)同轴设置的蒸发管(441),所述蒸发管(441)延伸至保温筒(2)的一端安装有液化球(442),所述蒸发管(441)和液化球(442)形成的整体内部具有空腔,在空腔内具有液体挥发剂。

    6.根据权利要求5所述的一种高集光导热的太阳能集热器,其特征在于,所述反光片(31)为与加热管(44)同轴的半圆形,所述反光片(31)长度大于反射板(3),所述反光片(31)底端与安装架(1)转动连接,所述反光片(31)顶端超出反射板(3),并且所述反光片(31)两面均涂覆有反光层,在反光片(31)的凹面形成聚光面(311),在反光片(31)的凸面形成散光面(312)。

    7.根据权利要求1所述的一种高集光导热的太阳能集热器,其特征在于,所述水位控制机构(27)包括固定设置于保温筒(2)侧壁的密封罩(271),所述进水管(26)贯穿密封罩(271),并且所述密封罩(271)与高温区(24)通过连接管(272)连通,在密封罩(271)中心转动设置有端部安装有浮球(273)的连接杆(274),所述连接杆(274)上固定安装有控制环(275);

    8.根据权利要求7所述的一种高集光导热的太阳能集热器,其特征在于,所述控制环(275)包括安装部(2751)、导向部一(2752)、驱动部(2753)和导向部二(2754),所述导向部一(2752)和导向部二(2754)轴向错位并通过驱动部(2753)连接,所述控制杆(278)能够在导向部一(2752)、驱动部(2753)和导向部二(2754)上滑动。

    9.根据权利要求7所述的一种高集光导热的太阳能集热器,其特征在于,所述同步驱动机构包括固定设置于反光片(31)端部的齿环(32),所述反射板(3)上滑动设置有齿条(33),多个所述齿环(32)均与齿条(33)相啮合,在反射板(3)背面固定安装有电动推杆(34),所述电动推杆(34)的伸缩端与齿条(33)固定连接,所述电动推杆(34)与固定安装在控制环(275)上的接触式开关(279)电性连接。


    技术总结
    本发明公开了一种高集光导热的太阳能集热器,涉及太阳能集热器技术领域,包括安装架,所述安装架上安装有保温筒、反射板和多根集热管,所述保温筒内设置有两个分隔板,将所述保温筒内分隔为低温区、中温区和高温区,并且所述分隔板上设置有导管,用于连通分隔板两侧,在保温筒外壁安装有进水管和出水管,所述保温筒侧面安装有控制进水管进水状态的水位控制机构;所述集热管一端固定在安装架上、另一端延伸至保温筒内。本发明在保温筒内部设置了两个分隔板,将空间划分为低温区、中温区和高温区,优化水流逐级补充的方式,配合水位控制机构进行自动加水,不仅减轻了用户的操作负担,还确保了系统内水量的稳定供应。

    技术研发人员:甄箫斐,焦若楠,刘媚,吴文兵,李克,白永奇,张永恒
    受保护的技术使用者:兰州交通大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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